1941年，西方把青霉素列为军事机密，中国老百姓和军人伤口发炎红肿后，往往因为没有青霉素治疗而死去！汤飞凡得知后十分难受，对英国生物学家李约瑟说：“我有个办法！”
1914年，湖南开办了第一所现代化医学院校——湘雅医学专门学校。当时正在工业学院就读的汤飞凡得知这个消息后，立即从工业学院退学，报名参加了湘雅医学院的入学考试。
然而，由于从未学过英语，汤飞凡的英语成绩不及格，这让他与医学院的大门失之交臂。汤飞凡向主考的美国牧师胡美提出请求，希望暂免试英语，随后补考。
胡美牧师被汤飞凡的诚恳打动，破格录取了这位执着的年轻人，让他成为湘雅医学院首届学生之一。七年寒窗苦读，在极高的淘汰率下，汤飞凡成为仅有的十名毕业生之一，并获得了医学博士学位。
1925年，为了进一步提升医学技术，汤飞凡远赴重洋，进入美国哈佛大学医学院深造。在哈佛，他师从著名的细菌学家和免疫学家秦瑟教授，在病毒学研究领域展现出非凡的天赋。
正当汤飞凡在美国的科研事业蒸蒸日上时，时任中央大学医学院院长的颜福庆给他写信，详细描述了中国当前医学教育的困境，恳切地邀请他回国效力。
1929年，在权衡再三后，汤飞凡做出了回国的决定。这个决定让他的导师秦瑟教授感到惋惜，因为他们在病毒学领域的合作正处于关键时期。但汤飞凡深知，祖国的医学教育更需要他。
回到上海后，汤飞凡担任了中央大学医学院细菌系副教授。当时的中央大学医学院环境简陋，学员仅有29个，他所在的细菌系更是只有他一个人。面对艰苦的条件，汤飞凡捐出自己的显微镜，白手起家组建实验室。
在教学之余，他开始深入研究细菌和病毒，并逐步将研究范围扩展到传染病领域。通过系统的实验和观察，他纠正了日本科学家野口英世关于沙眼病的错误论断。
1941年，抗日战争进入最艰难的阶段，无数中国军人在战场上负伤。由于缺乏有效的治疗药物，许多士兵因伤口感染而失去生命。
当时，青霉素已经在西方国家被广泛应用于治疗伤口感染，但西方各国将青霉素的生产工艺列为军事机密，对中国实施全面技术封锁。面对这种困境，汤飞凡决定自主研发青霉素。
在战火纷飞的年代，汤飞凡开始了艰苦的研制工作。他没有现成的实验设备，就自己设计制造。没有标准的实验室，就利用有限的空间改造。
在一次偶然的机会中，汤飞凡在一只废弃的旧皮鞋上发现了一团绿色的霉菌。经过反复实验和分析，他成功从这团霉菌中分离出了能产生青霉素的菌种。
这个发现让中国终于拥有了自己的青霉素生产能力。但汤飞凡并没有将这项技术用于谋取私利，而是以极低的价格向军队和平民供应，有时甚至免费提供。
自主研制的青霉素源源不断地运往全国各地的抗日战场，挽救了数以万计感染伤员的生命。
1947年，在美国友人谢拉曼的帮助下，汤飞凡建立起中国第一个抗生素生产车间。
除了青霉素，汤飞凡还在战时致力于疫苗的研发工作。1942年，他开始研究牛痘疫苗，仅用一年时间就研制成功，并开始为在滇缅作战的中国将士免费接种。
这批牛痘疫苗的效果非常显著，不仅供应给中国军队，还免费提供给在缅泰战区的英美盟军使用。
抗战胜利后，中央防疫处在汤飞凡的建议下迁回北平。由于原有的防疫处设施被日军完全破坏，他又一次从零开始，重建了完整的防疫体系。
这些年间，汤飞凡带领团队还克服了重重困难，成功研制出了中国第一批狂犬疫苗和白喉疫苗。
新中国成立后，汤飞凡主持组建了中国生物制品研究所，并担任第一任所长。在这个新的平台上，他开始了更加广泛的医学研究工作。
当时的中国，传染病防控形势严峻，尤其是沙眼病的危害最为突出。全国约有一半以上的人患有沙眼，在边远农村地区更是达到了惊人的比例。
汤飞凡带领团队开展了大规模的沙眼病毒研究。他们采集了200例典型病例样品，采用创新的卵黄囊接种技术，经过八次反复实验，终于在1956年成功分离出了第一株沙眼病原体。
这项突破性的发现在国际医学界引起轰动。英国科学家率先验证了汤飞凡的研究成果，这种病毒也因此被命名为＂汤氏病毒＂。这一发现推动了微生物分类学的重大变革，新增了＂衣原体＂这一分类。
在防疫领域，汤飞凡的贡献同样卓著。1950年，华北地区爆发鼠疫，他领导团队成功控制了疫情蔓延。随后，他又带领团队研制出了中国的黄热病疫苗。
汤飞凡研究的牛痘＂天体毒种＂和乙醚杀灭杂菌的方法，让中国能在简单条件下大量生产优质牛痘疫苗。这项技术为中国提前消灭天花创造了条件。
在汤飞凡的努力下，到1961年，中国成功消灭了天花病毒，比世界卫生组织宣布全球消灭天花整整提前了16年。
1980年，国际眼科防治组织授予汤飞凡＂沙眼金质奖章＂，以表彰他在沙眼病原研究中的杰出贡献。这枚奖章见证了他在国际医学界的崇高地位。
1992年，中国邮政发行了汤飞凡纪念邮票，这是对这位杰出科学家的永久纪念。